路面结构组合的基本原则

1、、试叙述路面结构组合的基本原则，如果路面结意以下几点:构采用半刚性材料做基层，应注意什么问题？ 不同的路面结构组合，会产生经济和使用性能上都 不相同的效果。层次多和厚度大的路面结构，其使 用效果不一定好；有时恰恰相反，这种路面反而早 出现损坏。根据实践经验和理论分析，结构层次组 合应该遵循以下几方面的原则：1、按交通要求选 择面层等级和类型：面层直接经受行车和自然因素 的作用，要求高强、耐磨和温度稳定性好，因而通 常采用粘结力强的结合料和高强耐磨的集料作为 面层材料。交通量越大，面层的等级应越高。2、 按各结构层的功能选择结构层次：沥青面层可由单 层或双层或三层沥青混合料组成，各层混合料的组

2、成设计应根据其层厚和层位、气温和降雨量等气候 条件、交通量和交通组成等因素确定；基层是主要 承受竖向应力的承重层，它要有足够的强度、刚度 和水稳定性。要使路面有足够的整体强度和良好的 使用性能，还应保证路基具有一定的抗变形能力和 水稳定性。否则，单纯依靠加强或增厚面层或基层， 并不能收到良好的效果，同时也不经济。3、按各 结构层的应力分布特性；轮载作用于路面，其应力 和应变随深度的增大而递减。因此对各层材料的强 度和刚度的要求也可随深度的增大而相应降低。路 面各结构层如按强度刚度自上而下递减的方式组 合，则既能充分发挥各结构层材料的能力，又能充 分利用当地材料充当底基层或基层，从而降低造 价。

3、采用上述递减规律组合路面结构层次时，还须 注意相邻结构层之间的刚度不能相差过大。上下两 层的相对刚度比过大时，上层底面将出现较大底弯 拉应力。此值一旦超过上层材料底抗拉强度，上层 将产生开裂。4、要兼顾各结构层本身的结构特性； 各结构层具有各自的特性，在组合时应注意相邻层 次的相互影响，采取措施限制或消除所产生的不利 影响。5、要考虑水温状况的不利影响；沥青面层 下的基层要慎重选择，严格控制基层内的细料含 量，在潮湿路段，应采用水稳定性好并透水的基层。 6、适当的层厚和层数。各类结构层，按所用材料 的规格和施工工艺的要求，有最小厚度的规定，而 且还有还有最小总厚度的规定。为方便施工，路面 结构

4、层的层数不宜过多。7、层间结合设计时，应 采取一些技术措施，加强路面结构各层之间的紧密 结合，提高路面结构整体性，应使各结构层之间不 产生层间滑移。如果路面结构采用半刚性材料做基层，需要注 半刚性基层沥青路面结构组合既符合沥青路面组 合的一般规律，具有柔性路面的一些特点，由于基 层水硬性材料形成“板体”，在受力行为上又有刚 性路面的一些特征。为了充分发挥各结构层的性 能，组合时正常路面结构层强度应该从上而下递 减，上下层之间模量比限定在一定范围内，但实际 上许多半刚性材料的模量达到或超过沥青面层，这 样就形成了 “平装结构”或“倒装结构”。高等级 半刚性基层沥青路面的结构组合同传统的柔性路 面

5、组合相比既有相同的地方，也具有独特的特点。 其路面结构组合的根本原则是：“各结构层处于最 佳受力状态，为其上一层提供良好的支持，为下层 提供良好的支持，为下层提供保护，便于养护和维 修，达到最佳的寿命费用效益”。面层直接承受车 轮荷载反复作用和自然因素影响的结果层，可由一 至三层组成，总的要求是：具有足够的承载力，以 承担设计期内累计轴载次数；尽量减少面层和基层 的裂缝，这样既可减少水分进入沥青路面内部产生 早期损害的概率；限定车辙发展深度，保证行车舒 适性；应具有良好的抗滑作用，保证行车安全。半刚性基层是整个路面结构的主要承力层，其厚度 和模量对路面结构的受力行为有着重要影响，厚半 刚性基层

6、的路面结构在受力行为有着较好的优越 性，基层厚度在3040cm较为合适。土基是整个 路面体系的结构支持平台，路表弯沉90%以上是土 基贡献的。若按弯沉作为总的控制指标，土基的强 弱无疑是影响路面结构寿命的主要因素。因此土基 模量要求不小于30MPA。二、混凝土路面上加铺沥青路面为什么会产生反射 裂缝？有几种措施可以减缓反射裂缝？效果如何 答：一般认为，反射裂缝的产生和发展是由于旧水 泥混凝土路面板在接、裂缝处不能很好地传递拉应 力和剪应力，但旧水泥路面板发生移动时，在裂缝 和接缝顶面地沥青罩面层中产生应力集中，其结果 是造成反射裂缝，而水泥路面板地移动是温度变 化、行使车辆以及两者的综合作用的

7、结果。为方便 起见，常把温度变化引起的反射裂缝称之为温度反 射裂缝，把行车荷载引起的反射裂缝称之为荷载反 射裂缝。温度反射裂缝：在年温度变化作用下，由于作用周 期较长，沥青罩面层的顶面与底面温度较接近。在 寒冷季节，旧混凝土板产生收缩变形，在沥青罩面 层内产生拉应力；在炎热的夏季，旧混凝土板膨胀， 在沥青罩面层中产生压压力，由此引起反射裂缝。 在日温度变化下，沥青罩面层顶面温度变化较大， 底面温度变化较小，使沥青罩面层出现翘曲变形， 随着温度的下降，在罩面层顶面产生拉应力，底面 产生压压力。温度变化越大、越快，产生的压力越 大，罩面层越容易开裂。荷载型反射裂缝：当汽车荷载驶经接缝时，在沥青 罩

8、面层中产生的应力影响线可以分为三个过程。在 整个过程中罩面层收到2次剪切1次弯曲作用，其 作用的直接结果是引起反射裂缝的产生和扩展。荷 载因素是引起反射裂缝的一个重要因素。三、旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层设计方法有 哪几种？请说明其具体内容。为减缓加铺层出现反 射裂缝，需采取哪些措施？各种措施的效率如何？ 沥青加铺层设计的方法有经验法和理论法两种，以 经验法为主，经验法主要有以下两种：1、美国沥青协会（AI）的弯沉法美国沥青协会认为旧面层接缝（或裂缝）处的弯沉 量和弯沉差是引起沥青加铺层开裂的主要原因，因 为轮载的施加速度远高于温度变化产生的面层板 伸缩位移的速率，因而，此方法以控制接缝或裂

9、缝 处的板边平均弯沉量和弯沉差为设计要求。铺筑沥青加铺层，可以降低旧面层接缝或裂缝 处的弯沉量，每厘米密级配沥青混凝土加铺层约可 降低2%弯沉量，当需要降低的弯沉量过大（超过 50%）时，采用厚加铺层是不经济的，这时，应采 取其它措施提高接（裂）缝处的路面结构刚度，以 降低旧面层的弯沉量。沥青协会建议的沥青加铺层厚度，随旧混凝土 面层板的长度和当地的年平均温度差而变化。2）美国陆军工程师部队（COE）经验法这个方法采用补足厚度（即结构承载能力）缺 额的概念，提出了旧水泥混凝土面层上加铺沥青层 的经验厚度设计公式：ho=A（Fhd-chhex）COE在强化试验期观测到，沥青加铺层下的混凝土 板在

10、荷载作用下逐渐开裂，并继续发展到板碎裂成 为0.46m20.65m2的小块。随后，路表弯沉随荷载 作用而急剧增加，并在地基内出现剪切破坏。设计 公式以未出现小于上述尺寸碎块的完全破坏为标 准。因此，在公式中引入系数F。3）AASHTO经验法该方法也采用补足厚度缺额的概念确定沥青加铺 层的厚度，但放弃了F修正系数的考虑，即不考虑 加铺后旧混凝土面层板的进一步开裂。设计公式为：ho=A（hd-hef）h c c c hef= hj hd hf ex为减缓加铺层出现反射裂缝，可以采取以下几种措 施：1、增加沥青罩面层的厚度显然，裂缝必须行走更长的距离才会到达面 层，而且罩面层厚度的增加意味着道路弯曲

11、刚度的 增加，交通荷载引发的应力相应减少。较厚的罩面 层减少了旧混凝土板的温度变化，温度荷载引发的 罩面层中的拉应力也随之减少。但增加到一定厚度 后，防治反射裂缝的效果不明显，也不经济。通常 并不单纯地增加厚度来防治反射裂缝，而是结合采 用其他措施。2、应力/应变吸收薄膜夹层材料如最早地麻袋布、橡胶沥青垫层，机织土工 布和无纺土工布等。现常用无纺长丝土工布，整体 性、连续性好，能耐200度高温，吸附一定的沥青 后具有一定的抗渗性，在沥青加铺层开裂后，土工 布这一特点可能更有利于抵抗环境因素的破坏。把纤维加入沥青混凝土中或加铺层底部 铺设土工织物形成加筋罩面层可以延缓反射裂缝，我国道路中目前使用

12、较 多的是玻璃纤维网格，其具有较高的拉伸强度和较 低的延伸度，耐高温性能及其优越。为了更好地与 沥青混凝土相容，表面还附着一层沥青质涂料。土工布和玻纤网格都能很好地抵抗水平地旧 混凝土板运动一温度应力，在裂缝开展初期有较理 想的作用。但通常认为这两种材料抵抗行车荷载的 剪切作用效果不佳。铺设土工织物夹层后，沥青加 铺层的厚度可以适当减少。设置结合隔断层以及处治旧路面板该方法在国外用得较多。结合隔断层的原理 是减少沥青层和旧混凝土层之间的磨擦阻力一正 是这个阻力在加铺层中产生了拉应力，这种做法似 乎能防治反射裂缝的早期发展，但是对剪切型反射 裂缝也无能为力。裂缝松弛层也叫缓冲层，通常集配较粗，由

13、 于缓冲层中的空隙多，下卧板的相对位移在通过该 层时不能很快地被传递，缓冲层应与排水层相连， 使水可以快速排出。处治旧路面板地方法，主要将路面板破碎成 小块，然后用重型压路机稳定，最后铺设沥青加铺 层。这样能将可能出现的应力降至最低，是目前较 好的方法。但这种方法需要专门的设备，费用较高。四、沥青路面和水泥混凝土路面设计中，国内外对 混合交通是如何考虑的？有哪几种处理方法？你 对各种处理方法的看法如何？答：路面上行驶着不同类型，不同重量的车辆，路 面结构设计时要考虑它们在设计年限内对路面的 累计损坏作用，因而要了解或估计现有的交通量和 轴载组成，预估它们在设计年限内的增长和变化， 并把它们换算

14、成当量标准轴载累计作用次数。 沥青路面：我国的沥青路面设计规范：1）通过观测站的调查资料，得到该设计道路的初 始年日平均交通量，而且将车辆分为11类。小型 客货车、拖拉机和非机动车对路面结构损坏作用轻 微，可忽略不计。确定设计年限内交通量的年平均 增长率；确定方向系数和车道系数2）不同重量的轴载给路面结构带来不同程度的损 坏作用。因而对路面设计来说，感兴趣的是轴载的 大小和各级轴载所占比例。我国采用100KN双轮 组单轴轴载为标准轴载，BZZ-100。各种轴载等效 换算的依据原则是：a、同一种路面结构在不同轴 载作用下达到相同的损坏程度；b、对同一交通组 成，其中任一轴载作为标准，其计算出的路

15、面厚度 相同。通过室内或野外的荷载重复作用试验，可以 建立荷载级位同达到损坏时的作用次数间的关系（疲劳方程）。推演出轴载换算系数公式。当以设计弯沉值为指标及沥青层底面拉应 力验算时，凡轴载大于25KN的各级轴载作用 次数按下式换算，轴载换算系数 的标准轴载不尽合理；1）疲劳方程是通过室内试验得到的，与野外 实际情况有出入。AI法：AI法在设计中对交通的考虑与我国类似，采用 80KN双轮组单轴轴载为标准轴载，计算设计使用 期内重复作用的当量轴载次数。SHELL沥青路面设计方法以80KN单轴荷载为标准轴载，双轮胎接触面以两 个半径为105mm，圆心间距为3 8的圆表示，接 触压力为0.6MPA。各

16、级轴载换算成标准轴载的换算系数，按下式确 定：Lef = 2.4 x 10 -8 P 4i设计使用期内标准轴载累计作用次数的计算，与我 国类似，可采用表格方式进行。看法：轴载换算以等量的轮胎接触压力为基础，因 此无法解释轴载不同，构型不同而接触压力相同的 情况下，路面产生的车辙量不同的现象。AASHTO设计法:1）采用设计期限内日平均18千磅（80KN）单轴 荷载的作用次数。2）轴载换算：采用80KN的单轴荷载作为标准轴 载，以PSI作为路面结构设计的标准，按现时服务lg能力指数等效的原则推演得到的轴载换算公式算，轴载换算系数Lef =i算，轴载换算系数Lef =is4.35Lef其中c1=1

17、+1.2（m-1）轴组系数c2轮组系数当进行半刚性基层底面拉应力验算时，凡轴 载大于50KN的各级轴载作用次数按下式换其中 c1=1+2(m-1)设计使用期内标准轴载累计作用次数k + r） 一 11 365n =- n -n看法：1）实际运营中超载，重载现象严重，100KN 达到等效的PSI时，不同轴载的当量换算系数随路 面类型和结构、轴型以及使用期末的PSI值而异。3）各类货车当量轴载系数：在有称重设备时，将 采集到的各类货车的轴载谱，按上述轴载换算系数 计算分析各类货车的当量轴载系数4）分析期内设计车道的标准轴数N = （ADT ）支（T T ） f f f180pi fi digi =

18、 1式中：ADT0初始年的双向平均日交通量n货车类型数；Tpii类货车在日交通量中 所占比例；Tfii类货车的当量轴载系数；fd一 一方向系数；fl一一车道系数；fg一一分析期内交 通增长系数k + r） 一 11 365f =gr看法：AASHO试验路的成果及设计方法对各国的 路面设计方法参数很大的影响，尤其是在路面耐用 性，即工作状态的概念及与此密切相关的观测结果 和不同车辆换算系数等方面至今仍有很大的意义。 该法简单可行，应用方便。缺点：1）强度标准不明确，耐用性的概念仅反映道路表 面的现象，未能揭示路面结构内部的应力应变关 系。2）试验路车辆在固定车道上行驶，交通密集程度 是单一型的，

19、与实际情况出入很大，也影响了轴载 换算公式的精度水泥混凝土：我国路面设计方法：1）通过观测站的调查资料，得到该设计道路的初 始年日平均交通量（双向），车辆组成数据，剔除2 轴4轮以下客货车。确定方向系数和车道系数，得 到设计车道的年平均日货车交通量。2）年增长率一般变动于2%6%范围内，所确定 的年增长率，应控制在设计基准期末的交通量不超 过车道通行能力的合理范围内。3）我国采用100KN双轮组单轴轴载为标准轴载， BZZ-100。4）利用当地称重站的测定和统计资料，或者通过 设立站点进行轴载调查和测定，获得所设计公路的 车型、轴型和轴载组成数据，分析计算设计车道使 用初期的标准轴载日作用次数

20、。分析计算可选用下 述轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法。A、轴载当量换算系数法k = 5 (土)16累计:NsAADT1000 n. kp累计:NsAADT1000 n. kpi jk =（k xp）p, kp, ijji j累计：AADTNs =(k xp )1000p, kkk式中：k一车辆当量轴载系数；k一车辆类型;p j -I种轴型j级轴载的频率（以分数计）；Pk 一 k类车的组成比例（以分数计）设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处承受的 标准荷载累计作用次数按下式定：N N & + r） 一 11 365er看法：1）实际运营中超载，重载现象严重，100KN 的标准轴载不尽合理

21、；1）利用不同温度应力的疲劳方程计算板上 不同位置的疲劳损耗，该方程在室内小梁 试件得到，与野外实际情况有出；2）应力计算公式假设了板与地基保持接触， 而疲劳方程依据室内试验结果整理得出， 设计理论和方法并不能完全反映路面结 构的实际工作状况。美国PCA设计方法：为确定设计使用期内各级轴载作用次数，需调查 和预测下列交通数据：（1）平均日交通量和平均日货车交通量（不包括2轴4轮以下的车辆）（2）货车的方向分布和车道分布系数（3）交通量平均增长率（4）各级轴载（单轴2000lbf 一级，双轴式中：Ns-设计车道使用初期的标准轴载日作用次数； 其中气一每1000辆2轴式中：Ns-设计车道使用初期的

22、标准轴载日作用次数； 其中气一每1000辆2轴6轮以上客货车辆中I种轴 型出现的次数；pj-I种轴型j级轴载的频率（以分数计）B、车辆当量轴载系数法各类车辆的当量轴载系数按下式确定：答：路面结构中的重要性：理论和实验都表明，路 面在车轮荷载的作用下，其结构内不同位置的应力 应变状态也是不同的，其产生的应力可能低于材料 的抗拉强度，但是研究发现，随着车辆作用次数的 增加，路面结构强度逐渐下降，直至最后发生破坏， 称为疲劳。由于路面材料的抗压强度比其抗拉强度 大得多，而面层底部在车辆下所受的拉应力比表面 大得多，因此在路面在车辆反复作用下裂缝常从面 层底部出现，这也是为什么路面设计大多以面层底 部

23、拉应力作为控制的原因。沥青路面，在车轮荷载作用下，材料处于弹塑性工 作状态，则重复荷载作用将引起塑性变形的累积， 当累积变形超过一定的限度时，路面使用性能将下 降到允许限度以下，出现破坏极限状态，因塑性变 形累积而产生沉陷和车辙是路面的主要病害。水泥混凝土路面材料处于弹性工作范围内，在重复 荷载作用下并不产生塑性变形，但是结构内部将产 生微量损伤，微量损伤结果累积到一定限度时，路 面结构将发生疲劳断裂，出现破坏极限状态。累积 变形破坏和疲劳破坏不仅同荷载应力的大小有关， 而且同荷载应力作用的次数有关。影响沥青混合料疲劳特性的因素：1）沥青的粘滞 性，在沥青含量一定的情况下，沥青的软化点越高，

24、混合料的疲劳寿命越长，说明使用高粘度的沥青， 其混合料就可以获得较高的疲劳寿命；2）沥青的 温度敏感性；3）矿质集料的种类和级配，密级配 比开级配的沥青混合料疲劳寿命长，集料表面纹理 粗糙，棱角丰富，且沥青含量较大的沥青混合料要 比粒料表面光滑、无棱角，且沥青含量低的沥青混 合料疲劳寿命长；4）沥青含量，沥青用量越多， 混合料的柔韧性越好，对于薄层路面来说，其应变 能力越大，故疲劳寿命越长，在最佳沥青用量的情 况下，混合料集料表面越粗糙，则其疲劳寿命越长；5）空隙率，沥青路面的老化与空隙率有关，空隙 率每增加1 %，疲劳寿命将降低40%，因此，在沥 青路面施工时，要求充分的碾压，保证达到规定的

25、 密实度是非常必要的；6）沥青混合料的劲度模量， 疲劳试验的控制方式不同，混合料的疲劳寿命也有 所不同。当按应力控制时，劲度高则疲劳寿命长， 故温度越低和加载频率大时，混合料劲度大，疲劳 寿命也大。应变控制时则情况相反。在相同应变的 条件下，劲度模量大的混合料将产生较大的应力， 疲劳寿命反而小。影响水泥混凝土疲劳特性的因素：1）应力比；2） 最大应力、最小应力，材料的抗弯拉强度；3）材 料本身；4）试验条件，温度、湿度。六、水对沥青道路使用性能有何影响？应采用哪 些技术措施？目前三种较为普遍的水损害现象为：松散、坑 洞和唧泥。松散是指沥青面层中的集料由于丧失相 互间的粘结而逐渐酥软直至松垮的现

26、象，在局部松 散处，松散的集料颗粒逐渐流失而形成大小不一的 坑洞。松散和坑洞的成因是沥青/集料粘附性差导致 的混合料水稳定性不足。在路面裂缝处，外界水可 以不断地渗入并积存于基层顶面，此处地基层结合 料被侵入地水溶解成泥浆，在行车荷载的反复挤压 下，泥浆从裂缝中被挤压而出，这种现象称为唧泥。 基层的不耐冲刷和路面裂缝或较大空隙是唧泥的 根本原因所在。只要提高基层的耐冲刷性并减少路 面裂缝或空隙就可有效地防止唧泥。水损害有个发 展形成过程，大多先有小块网裂、唧泥，由上而下 的局部松散逐步扩大，水损害的显著特征是沥青膜 的剥落，严重水损害发生地层位主要在中面层，不 仅中面层粗集料表面毫无沥青痕迹，

27、甚至细集料也 状如粉渣；中面层剥落的沥青会上挤表现为路面泛 油，而中面层强度的损失构成了路面网裂、车辙与 拥包。高速公路沥青路面水损害的原因主要有三点： 1）特定的结构条件，近年来高速公路沥青路面路 面结构设计有所变化：为了提高重交通下路面结构 的疲劳寿命，沥青下面层由沥青碎石改为密实式或 半密实式沥青混合料；为了解决雨天高速交通的安 全，沥青上面层采用抗滑表层。抗滑表层在提高了 雨天抗滑性能的同时，潜伏着水损害的可能。由于 实际工程压实度的不均匀以及标准掌握的不同，呈 不同程度的渗水，所以行车道上的水损害也是不均 匀的。对于没有考虑路面结构层排水的工程，由各 种方式渗入的水就会不均匀的存在包

28、括沥青上、 中、下三层在内的空隙之中，空隙水能透过沥青膜 进入沥青与集料之间，起着阻碍沥青与集料之间相 互粘结的作用；水引起沥青混合料内部的损伤不仅 是静态的，在重复荷载作用下当水量积累到一定程 度，重复荷载所引起的动水压力，又强化了剥落， 加速路面的破坏。由于离析，由于压实的不均匀， 中下面层的空隙率分布不均匀的，如果将路面划分 为一个个单元，那么出现上面层渗水、中面层存水、 下面层密实不透水这种组合的概率很高，可以说水 损害在这种条件下已经成为必然。2）沥青混合料 的水稳定性，如果沥青与集料的粘附性大到足以抵 抗高速水流下动水压力的强行剥落，那么即使沥青 层空隙饱水也不会在重车作用下发生水

29、损害，因 此，提出两方面的问题，第一，有关水稳定性的评 价方法，第二，提高沥青与集料粘结力抵抗水损害 的能力。目前使用的有关水稳定性评价方法，满足 这些指标的沥青结构层仍然会发生水损害，不能说 明这些指标不反映水稳定性，只是评价指标与方法 都有它的相对性与条件性。新的评价指标肯定会对 沥青与集料的要求、混合料的组成结构、压实标准、 抗剥落剂等提出新的或更高的要求，从而推动技术 的发展，特别是高质量的沥青材料生产、沥青改性 技术以及新一代的抗剥落剂。3）材料、工艺与管 理水平，为解决雨天交通安全问题国内外防滑层的 发展趋势，一是竣工后空隙率15%20%以有利于 排水；二是竣工后空隙率7%以防止渗

30、水。问题关 键在落实相应要求的材料、工艺与管理水平。片面 追求平整度、构造深度，放松压实度，进一步加剧 了水损害的问题。相应对策：沥青路面的水损害可分解为三个层次来 认识：粒料外有沥青薄膜的单个颗粒属第一个层 次，水煮法粘附性试验是目前常用的简易而直观的 评价方法；沥青混合料属第二层次，影响沥青混合 料水损害的内因不仅是石料与沥青的粘附性，还包 括沥青混合料的组成结构，最重要的指标是空隙 率、饱水率；沥青结构层属第三层次，如果控制住 进入沥青结构层的水，那么水损害就不会发生，即 使粘附性较差。排除结构因素，可以得到两个根 本的措施：第一、提高沥青与集料的粘附性；第二、 控制空隙率。提高粘附性最

31、为根本，改性沥青通过 提高粘度，改善了粘结力，虽然有助于提高混合料 的水稳定性，但不等于解决了长期水浸条件下的粘 附性问题，抗剥落剂是工程常用的方法。另外按密 水原则控制空隙率仍然是工程通用的技术措施，问 题的关键在于空隙率均匀性的控制。七、试分析温度对水泥混凝土结构力学性能的影 响，在设计中是如何考虑这些影响的？你对此有何 看法？水泥砼是体积敏感性材料，直接感受大气影 响而发生温度、湿度状况变化下的应力变化。正温 度作用下产生的温度翘曲应力，可接近甚至超过荷 载应力。二者的共同作用往往是面层断裂的主要原 因。温度骤降而产生的收缩应力可使早期强度较低 的砼板断裂；而持续高温可使砼板或毗邻结构受

32、到 高压应力。具体影响有以下两个方面：（一）温度 延砼面层的不均匀分布，使面层产生翘曲变形，板 顶温度高于板底温度时，板中部向上拱起，当板顶 温度低于板温度时，四端向上翘起。这些翘曲变形 受到以下四方面的约束：1、板的自重约两种；2、 地基的反力，约束四端或中部的向下位移；3、相 邻面层板钳制作用，约束板的伸长和翘曲变形；4、 温度延厚度非线性分布时，板横截面翘曲变形后， 垂直中面的平面假设，约束了因温度呈曲线分布而 产生的那部分超出平面状态的应变。前三方面的约 束，使面层板产生翘曲应力，板顶大于板底时，板 底面出现拉应力；反之，顶面出现拉应力。而第四 方面的约束使板的横截面上出现内应力。（二

33、）砼 面层板的总体升温或降温使板的长度产生伸缩变 形。变形受到约束就会产生伸缩应力，约束伸缩变 形的主要阻力是：1、板底面和基层顶面的摩阻力；2、邻板的阻力（包括因接缝内传力杆设置不当时 约束伸缩的阻力）。板平均温度降低时，1产生拉应 力；升高时，1和2使板内产生压应力。设计方法考虑：1、PCA设计方法中考虑到对板长 较短的砼面层，温度翘曲应力不大，且可被湿度翘 曲应力抵消部分。同时，翘曲应力的计算和量测尚 未得到可靠验证，难以在厚度设计中将实际产生的 翘曲应力考虑在内。因此，该法中采用限制缩缝间 距的方法以控制温度翘曲应力。2、我国在1984年 规范中通过限制面层板的板来控制温度翘曲应力；

34、在现行规范中，采用了将不同级位的温度应力利用 疲劳方程和等效疲劳损耗原则推算当量值。将疲劳 应力的分析分为日和年两个层次，分别计算日温度 疲劳损耗和年温度疲劳损耗，将算出的温度疲劳损 耗与荷载疲劳损耗叠加或综合的疲劳损耗。看法：1、在PCA方法中，对温度应力的考虑较为 简单，且使用限制缩缝间距的方法可以在一定程度 上控制因此引起的面层板断。但在某些气候和路面 结构的条件下，温度应力可能达到甚至超过荷载应 力，这时忽略温度应力就不够科学合理 我国现行规范中考虑温度应力采用了与轴载换算 相同的方法，使二者在形式上得以统一，可以在设 计中兼顾两方面因素的影响，且便于水泥砼路面的 程序化设计。但在计算

35、温度应力疲劳损耗时，着重 考虑了温度梯度产生的温度翘曲应力，而对伸缩应 力考虑不足，尽管有时它占很大的比例。一、简述沥青路面与水泥混凝土路面结构层组合设 计原则沥青路面：结构层次：面层、基层和垫层（简述各结构层 的功能和材料）。组合设计原则：按照各结构层的功能、应力分 布特性、考虑水文状况的不利影响选择结构层次。 选择适当的层厚和层数。水泥混凝土：水泥混凝土路面的结构层次较沥青路面简单， 总的结构层厚度也较薄。面层（普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混 凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土、混凝土块料）。基层和垫层（粒料类和稳定类）：用于防止或 减轻唧泥和错台、有助于控制或减少路基不均匀冻 胀或体积

36、变形。按照交通等级剔除基层顶面当量回 弹模量的最低要求。除了考虑路面承载力外，还应结合路面排水系 统的布置和要求，迅速排水。三、矿质集料级配曲线的主要类型及其特点。（10 分）级配曲线的主要类型：连续级配和间断级配 （定义）。连续级配根据粗集料比例分为密级配、开级配 和半开级配，密实度随粗集料含量变化较大。施工 和易性较好。间断级配集料的密实度较大，骨架结构稳定性 好，适合于制作沥青混合料，但施工时，易于离析。六、沥青路面的主要损坏模式和结构设计指 标。（20分）损坏模式：沉陷、车辙、疲劳开裂、反射裂缝 和低温开裂、松散和坑槽、泛油和推移（拥包）。（每 种损坏模式的简要介绍）。设计标准：在沥青

37、路面结构设计中重点考虑最 主要的损坏模式。以疲劳开裂作为临界状态的设计， 选用沥青结构层底面的拉应变（或 拉应力）作为设计指标；以车辙作为临界状态的设计，选用 车辙或永久变形量作为指标路表回弹弯沉八、路面结构承载能力的评价目的与评价方法。（15 分）评价目的：路面结构承载能力是指路面在达到 预定损坏状况之前还能承受的行车荷载作用次数， 或者还能使用的年数。通过对路面承载能力的评 价，确定路面的剩余寿命，以便预估合适进行改建； 为加铺层设计提供依据。评价方法：包括破损类和无破损类。破损类： 包括钻芯取样，通过试验确定材料性能参数，与设 计标准比较后，估算结构承载能力。无破损类是通 过路表弯沉测定

38、（静态和动态测定），估算结构承 载能力。在测定路面代表弯沉时，还需掌握路面结 构类型、路面损坏状态以及到调查测定时路面已承 受的标准轴载作用次数。3、简述现行沥青混合料设计方法，及其存在问题 和发展趋势（2000）答：沥青混合料组成设计的目的，是通过在室内一 系列试验确定所用材料的品种和各种材料的配合 比例，使所设计的沥青混合料具有道路使用所要求 的性能。因此，沥青混合料组成设计包括以下内容：1、确定沥青混合料的类型根据道路等级、所处路面结构的层次、气候条 件确定。高速公路、一级公路以及城市主干道，为 防止雨水渗入路面下层，除面层可以采用开级配防 滑磨耗层外，其余沥青层均应采用密实式沥青混合

39、料，而不得采用沥青碎石。即使对于其他等级的道 路，也至少有一层是密实式沥青混合料，以防止路 面过早出现水损害。2、选择材料沥青混合料材料的选择，包括沥青、碎石、石 屑、砂、矿粉以及添加剂等。除沥青、添加剂外， 砂石材料尽可能就近采购。对初步选定的材料要取 样进行原材料试验，在确认符合要求后，可进行沥 青混合料配合试探性试验，当试验证明材料合用并 经过技术经济比较后，确定所选材料，否则另选材 料。粗集料应清洁、干燥、无风化、无杂质，具有 足够的强度和耐磨性，而且富有棱角。但对细集料 的棱角缺乏要求。沥青标号的选择，应考虑道路所 在地区的气候条件、交通量以及混合料的类型。在 气温常年较高的地区，沥

40、青路面热稳定性是设计必 须考虑的主要方面，宜采用针入度较小，粘度较高 的沥青；对交通量较大的道路也如此。3、集料级配集料的最大粒径集料的最大粒径取决于所选的混合料类型，在 具体设计中，还应考虑地区条件、交通量、层次的 结构和厚度、所用沥青以及施工条件等因素。沥青面层的下层，应采用粗粒式沥青混合料； 中层通常采用中粒式或粗粒式沥青混合料，宜设计 成密实式结构；上面层应着重从抗滑、降噪、防止 眩光等方面考虑，保证其良好的表面特性。现行规 范规定混合料最大粒径应小于层厚的一半。确定集料配合比我国规范对沥青混合料的级配范围和沥青用量 范围作了规定。由于规范规定级配范围较宽，同一 级配的上限和下限所拌的

41、混合料会有较大的差别， 所以在设计时，可根据需要将目标级配线靠上一 些，或靠下一些，但在这种情况下各施工单位的生 产级配需重新调整，而不能按原来规范的级配，因 为工程上一般都是以级配范围的中值作为目标级 配曲线。所谓集料配合比设计，是指满足该集料级配范 围，确定粗、细集料及填料重量比例的过程。将各 种材料按一定比例配合而得到的整体颗粒级配，即 为集料的合成级配。合成级配应尽量接近预定级 配，即目标级配的中值。尤其使2.36mm，4.75mm 筛孔接近中值。3、确定沥青用量成型马歇尔试件按照上述确定的集料配合比例，秤取各档集 料，估计混合料可能的沥青用量，按土0.5%分级为 5种沥青用量，每种沥

42、青用量成型35个试件。可 按油石比计算沥青用量。测定试件的体积参数为确定混合料最佳沥青用量，控制其空隙率， 需测定以下试件的物理参数：密度、理论密 度、空隙率、沥青体积百分率、矿粉间隙率 和沥青饱和度。测定马歇尔稳定度和流值确定沥青最佳用量绘制沥青用量与物理力学指标的关系图。 以沥青用量为横坐标，以密度、稳定度、 流值、饱和度、空隙率、VMA等指标为 纵坐标，分布绘制关系曲线图；确定沥青用量初始值OAC，取最大密度 所对于的沥青用量气，最大稳定度对于的 沥青用量a2,以及规范规定空隙率范围的 中值所对应的沥青用量a3,以三个沥青用 量的平均值作为初始OAC，即：OAC = (a + a + a

43、 )/3确定沥青用量初始值oac2,根据规范求 出满足稳定度、流值、空隙率、包括度四 个指标的沥青用量范围 OACminOACmax，以中值作为 OAC2，即OAC = (OAC . + OAC )/2综合确定最佳沥青用量OAC，按最佳沥 青用量初始值OAC】，查上述的关系曲线 图对于的各项指标，检查是否符合规范规 定标准。如符合标准，则由OAC1和OAC2 综合确定最佳沥青用量OAC。如不符合， 重新调整级配，再进行试验，直至各项指 标均符合规范要求。一般情况下，可以取OAC1和OAC2的平 均值作为沥青混合料的最佳沥青用量。再热区 以及汽车成渠化交通的高速公路、一级公路、 城市快速干道、主

44、干道，为提高其抗车辙性能， 宜采用偏小的沥青用量，故在OAC2和OACmin 范围内选择，但不宜小于OAC2的0.5%。对 于寒热道路和其他等级公路与城市道路，宜采 用偏大的沥青用量，故可在OAC2和OACmax 范围内确定，但不宜大于OAC2的0.3%。4、配合比调整OAC1为美国马歇尔方法确定的沥青用量， OAC2为日本的方法。我国考虑了两种情况，较完 善。但是对于最佳沥青用量oac2,有些情况得不 到公共的沥青用量范围，或范围过窄。主要由于 VMA存在问题。即VMA偏大，VMA大和VMA 偏大。可以通过改变VMA解决，具体做法是改变 集料的配合比，当级配线向上移动时，VMA可减 小，反之

45、，VMA增大。5、沥青混合料性能检验沥青混合料的最佳沥青用量确定后，还需进行 高温稳定性和水稳定性的检验高温稳定性检验按最佳沥青用量和设计级配，拌制沥青混合料， 在60C下进行轮载试件，测定其动稳定度。对高速 公路、城市快速干道应不小于800次/mm；用于一 级公路和城市干道应不小于600次/mm。水稳性检验 按最佳沥青用量和设计级配，拌制马歇尔试 件，进行浸水马歇尔试验或真空饱水后的浸水马歇 尔试验，检验其残留稳定度是否满足要求。按现行 沥青路面设计规范，应对混合料进行冻融循环试验 的检验。6、生产配合比设计马歇尔法是通过室内试验，根据稳定度/流值与 密度/空隙率的分析，提出适合的沥青混合料

46、配合 比。该法的优点是它注意道沥青混合料的密实度与 空隙的特性，通过分析以确保获得沥青混合料适当 的空隙率。同时由于马歇尔试验方法所用设备价格 低廉，便于携带，不仅可以为研究单位所拥有，而 且广大的施工单位可以作为施工质量控制的常备 仪具。马歇尔试验设计方法在使用过程中，各个国家 根据自己的具体情况对其技术指标进行过多次修 改和完善。然而，随着交通的发展，道路路面出现 了许多病害，尤其是车辙日趋严重，因而这一设计 方法也受到越来越多的批评。许多人认为，马歇尔 的试件成型采用落锤冲击的方法没有模拟实际路 面的压实；马歇尔稳定度不能恰当地评估沥青混合 料地抗剪确定，虽然60C稳定度都满足有关规范的

47、 要求，但是路面使用性能不良，车辙严重。这说明 马歇尔试验设计方法不能保证沥青混合料的抗车 辙能力，因此许多沥青专家认为马歇尔设计方法已 经过时。然而，马歇尔试验设计方法之所以应用如此广 泛，延续时间如此之长，至今达半个世纪，关键在 于该法十分简单，便于群众掌握；同时由于长期以 来，人们已经积累了丰富的实践经验和资料，可以 凭借这一方法获得基本的数据和判断。维姆混合料设计方法也需要进行沥青混合料的 密度/空隙率、稳定度以及因水的存在引起的膨胀力 等试验。维姆法有两个主要优点：一是室内压实的 揉搓方法较好地模拟了实际路面地密实过程；二是 维姆稳定度是对抗剪强度中的内磨阻部分直接度 量，它能测试在

48、垂直荷载作用下试件抵抗侧向位移 的能力。维姆法的缺点在于试验设备较为昂贵，而 且不便于携带，同时混合料与耐久性相关的重要体 积特性没有作为该方法的主要常规内容加以确定。 而且确定沥青用量的方法过于主观，并且沥青用量 偏少可能影响混合料的耐久性。车辙的影响因素和防止办法答：沥青路面的车辙来源于路基路面材料的后继压 实、路面材料和磨耗与脱落、路基和基础刚度不足 引起的沉陷以及沥青层的粘性流动变形。由于我国 高等级道路沥青路面普遍采用半刚性路面，路基与 基层的永久变形很小，车辙主要产生于沥青层。所 以，提高沥青混合科的抗车辙能力便成为车辙防治 研究的重点，但是，路用材料的性能还受路面结构 的影响，同

49、一材料在不同的路面结构中其实际变形 特性甚至会有较大差异，这也正是材料组成设计不 应该同路面结构设计彼此孤立的原因。因此，研究 车辙的防治，要对材料性能和路面结构组合综合考 虑。从材科组成上分析，空隙率、沥青用量和矿料级配 是影响沥青混合料抗车辙能力的主要因素。1）空隙 率过小会使得沥青混合科内部没有足够的空隙来“吸收”由荷载引起的流动，造成材料的整体变形 而形成车辙；但空隙过大则易于诱发其它病害，一 般认为控制车辙空隙率应为35%。2）沥青用量直 接影响着矿料的骨架作用.车辙随沥青用量的增加 而增大，并且十分敏感；值得注意的是，用马歇尔 方法确定的沥青用量并非控制车辙的最佳用量，因 此，目前

50、除了应严格控制沥青用量外，还需致力于 控制车辙的沥青混合科设计方法的研究。3）良好级 配所形成的骨架作用因增加了矿料之间的嵌挤力 而提高了沥青混合料的抗车辙能力，因此，矿料级 配的选用更为重要。从材料性能上分析，选用高粘度的沥青和非酸性且 近立方体的矿料可提高沥青混合料的抗车辙能力。 但是，高温车辙与低温开裂是一对矛盾，这对矛盾 在路面高低温病害共存的地区尤为突出。因此对这 一矛盾除了应分清主次外，还需予以综合考虑。沥 青的改性为这一矛盾的解决提供了有效途径，这对 于优质沥青拥有量不足的我国显得更具现实意义。 必须注意的是，只有改性效果明显而又经济可行的 改性措施才能普及应用，产生效益。研究表

51、明，由蠕变实验测定的“粘性劲度模量”不 仅与沥青混合料的组成及永久变形特性密切相关， 而且车辙预估方法的主要材料参数，因此，蠕变劲 度模量是表征沥青混合料抗车辙能力的有效指标。 对于特定的道路和路面结构，可根据交通量、环境 条件以及容许车辙深度，利用车辙计算方法反求蠕 变劲度模量容许值，再根据这一指标及其它相关指 标进行沥青混合料组成设计，从而达到车辙控制与防治的目的。由此可见，通过蠕变劲度模量这一指 标，可以把沥青混合料设计、车辙预估、控制与防 治有机地联系为一体，同时也实现了路面结构设计 同材料组成设计的统一。一.为什么引进劲度模量概念？用开而文模五试分析沥青混合料的劲度模量对其高温、低温型和麦克斯模型描述沥青材料的蠕变过以及耐久性、疲劳性能的影响?程各有和特点？物体在外力作用下既产生弹性变形又产 生粘性流动变形的性质，称之为粘弹性性质。 沥青是一种典型的粘弹性材料。沥青的这种粘 弹性性质不仅与温度有关，而且也与作用时间 有关。在温度较高而荷载作用时间较长的情况 下，沥青的粘性性质较为明显，而在温度较低 而荷载作用时间较短的情况下，则弹性性质明 显。在一般情况下，沥青的弹性和粘性是不能 明确区分的，为了表征沥青在某一温度和某一 荷载作用时间的应力与应变关系，就引入劲度 模量的概念，其表达式